固体物理 第三章_ 晶体中的缺陷
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固体物理第三章
1. 热缺陷：由热起伏的原因所产生的空位和填隙原 子，又叫热缺陷，它们的产生与温度直接有关
(a) 肖脱基缺陷
(b)弗伦克耳缺陷
(c) 间隙原子
固体物理第三章
（ a ）肖特基缺陷 (vacancy) ：原子脱离正常格点 移动到晶体表面的正常位置，在原子格点位置 留下空位，称为肖特基缺陷。 （b）弗伦克尔缺陷(Frenkel defect)，原子脱离格 点后，形成一个间隙原子和一个空位。称为弗 伦克尔缺陷。 （c）间隙原子(interstitial)：如果一个原子从正常 表面位置挤进完整晶格中的间隙位置则称为间 隙原子，由于原子已经排列在各个格点上，为 了容纳间隙原子，其周围的原子必定受到相当 大的挤压。
固体物理第三章
对化合物半导体，除形成空位和填隙原子 外，还会形成反结构缺陷。 离子晶体中的点缺陷是带电中心。为保持 整体的电中性，只能是正离子空位（负 电中心）和负离子空位（正电中心）的 数目必须相等。正负离子空位和正负间 隙离子数目相等。
固体物理第三章
1
2. 杂质原子（离子） 非纯净晶体中的杂质原子可以认为是点缺 陷，杂质原子可以占据母体点阵中的一 个 正 常 格 点 （ 替 代 式 杂 质 substitutional impurity ），也可占据一个非正规的原子 格点（填隙式杂质interstitial impurity）。 为了有目地改善晶体的某种性质，常常有 控制地在晶体中引起某类外来原子，形 成替位式杂质。实践证明III族和V族在锗 硅中形成替位式掺杂。
固体物理第三章
色心的形成原因 本征缺陷：热缺陷，有序合金中的错位
固体物理第三章
2
当弹性体受到应力作用时产生的形变服从胡克定律 (Hooke’s law)。实际晶体，只有应力很小时，才表 现为弹性体。当应力超过一定的限度后，晶体就会 发生永久形变或断裂。在外力除去后，晶体所保留 下的永久形变称为范性形变 (plastic deformation) 。 晶体的这种性质称为范性。 从微观上考虑，在平衡状态时，组成晶体的原子， 由于受到相互平衡的作用力，所以能稳定地处于格 点位置上。当部分原子受到外力的作用时，这种相 对平衡就被打破，于是，晶体的部分原子将位移进 入新的平衡位置，这在宏观上表现为范性形变。
固体物理第三章
利用晶体中原子平面的相继位移模型得到的 理论切应力与实际切应力的实验值符合得比 较好。
固体物理第三章
（2）螺位错 AD称为螺旋位错线。 垂直于AD的平行晶面，都可以看成是由一 个晶面以螺旋梯的形式构成的；每绕DA线 旋转一周，则晶面上升一个b的距离，因此 取名螺旋位错。 螺旋位错没有多余的半晶面，其特点是螺 位错线AD和滑移矢量b平行，即伯格斯矢 量平行于位错线。
固体物理第三章
原子面密 度最大， 面间键密 度最小的 是 {111} 双 原子面间。
除了由范性形变可产生位错以外，晶格的 失配也可以引起位错，例如：同一晶体 中若其一部分掺入数量较多的外来杂质， 则这部分晶体的晶格常数将有所改变。 在掺杂和未掺杂的两部分晶体的界面上， 将产生一定数量的位错。 晶格常数不同，但结构和取向相同的两种 不同晶体的界面附近也可存在失配位错， 在许多异质结种都存在。
固体物理第三章
(1)刃位错
以简立方晶格为例说明刃位错的产生原因
固体物理第三章
3
ABEF 是滑移面，滑移部分和未滑移部分的交界 线EF称为位错线。在位错线附近的原子，并不 处于晶体的正常格点位置上，因此称它为一种 线缺陷。 伯格斯矢量(Burgers vectors)------滑移是一种动作， 有移动距离的大小和方向，这个滑移矢量又称 伯格斯矢量。 滑移矢量和位错线EF垂直的位错，称为刃位错。 刃位错有正（ ┴ ）、负（ ┬ ）之分，滑移面之 上称正刃位错，之下为负刃位错。
固体物理第三章
固体物理第三章
三、面缺陷
晶体中偏离周期性点阵结构的二维缺陷称为面缺 陷，常遇到的面缺陷有晶界、小角晶界 (low angle grain boundary)、层错(stacking fault)、孪 晶(twinning)间界等。 实际用的固体材料，绝大部分是由许多随机取向 的小晶体组成。这些小晶体的相互连接处称为 晶粒间界，晶粒间界可以看做是一种晶体缺陷。 一般的晶粒间界只有极少几层原子排列是比较 错乱的。 相互有小角度倾斜的两部分晶体之间的区域称为 小角晶界，小角晶界可以看成一系列刃位排列 而成。如图。
固体物理第三章
（6）半导体中的特征位错 实验结果表明，滑移面常是原子面密度较大 的晶面；而滑移方向则是原子线密度较大 的方向。 Si、Ge等具有金刚石结构的半导体中，原子 面密度最大，面间键密度最小的是双原子 面间。因而最容易出现滑移的面是(111)面， 位错线的主要方向是方向[110]，通常可从 半导体表面的腐蚀坑来观察位错。
固体物理第三章
（4）位错密度 位错密度：单位体积内所包含的位错线的 长度，位错密度的量纲为（长度）-2。 在实际工作中，要测定晶体中的位错线的 总长度是不可能的，因此，常采用另一 种形式来表示位错密度。假定位错线是 直线，而且是平行地从样品的一面到另 一面，则位错密度等于位错线在单位面 积上的交点数（或称露头数）即，S表示 面积， n 表示在 S 面积中所见位错线的露 头数。 n / S
第三章 晶体中的缺陷(imperfection)和运动
理想的完美晶体是不存在的,实际晶体中总是存在各 种各样的偏离了理想晶格的情况。所谓缺陷，就 是指完美晶格受到破坏的那些区域。 晶体内总是存在的各种各样的缺陷：晶体在尺寸上 是有限的，因而具有边界或表面，晶格振动导致 原子瞬时位置对平衡位置的偏离。它们对晶体的 性质产生十分重要的作用，特别是一般晶体中都 存在着微观缺陷，它们可以决定性地影响晶体的 基本性质。
固体物理第三章 固体物理第三章
二、线缺陷(line dislocation)
当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一条线的 周围近邻，这就称为线缺陷。 位错(dislocation) 是一种线缺陷，位错有两种：刃 位 错 (edge dislocation) 和 螺 位 错 (screw dislocation) 。它是晶体已滑移部分和未滑移部 分的分界线。 位错在决定材料的强度上极为重要，施加在材料 上单位面积的力称为应力（stress）。不导致 断裂或晶面间滑移，材料能承受的最大应力称 为屈服应力(yield stress). 理想晶体具有非 常高的屈服应力。
固体物理第三章
位错形成过程示意图 当晶体受到外力的作用时，结合较弱的晶面间， 容易产生滑移，这些滑移的晶面称为滑移面。 实验结果表明，滑移面常是原子面密度较大的晶 面；而滑移方向则是原子线密度较大的方向。
固体物理第三章
由于原子面密度大的晶面的面间距也大，因此 这些晶面间的互作用较弱，所以在外力作用下， 容易沿这些面产生滑移。 金刚石结构（面心立方结构），原子线密度最 大的方向为[110], {111}复合面原子面间距最大， 价键密度最低。面与面之间结合力最弱，因此 特征滑移面应为{111}。 滑移后为保持晶体结构，滑移矢量必须等于一 个晶体的平移矢量（正格矢）。对面心立方结 构以晶格常数a表示的最小的平移矢量为 a/2(i+j) 。
固体物理第三章
增加材料的强度的途径： 1.减小位错密度 2.妨碍位错的运动 (a)引入第二相粒子，如在钢中渗碳，由此 对位错的运动进行钉扎(pinning)。 (b)加工硬化，最熟悉的例子是反复弯折铁 丝或铜丝，使之变硬。这一过程实际上 是在材料中产生越来越多的位错，直至 彼此妨碍，无法运动。
固体物理第三章
4
由以上讨论可知： 刃位错： 外加切应力的方向、原子的滑移方向和位错 线的运动方向是相互平行的。 螺位错： 外加切应力的方向与原子的滑移方向平行， 原子的滑移方向与螺位错的运动方向垂直。 在左右两部分受到向上和向下的切应力的作 用时，位错线向前移动，直到位错线移动到 尽头表面，这时左右两部分整个相对滑移b 的距离，晶体产生形变。
固体物理第三章 固体物理第三章
3. 色心(color center) 把碱卤晶体在碱金属的蒸气中加热，然后 使之骤冷到室温，原来透明的晶体就出 现了颜色，研究这些晶体的吸收光谱， 发现在可见光区有一个象钟形的吸收带， 把产生这个带的吸收中心叫色心（F心）， 增色的碱卤晶体是含碱金属过剩的晶体。 F心是一个卤素负离子空位加上一个被束缚 在其库仑场中的电子。 替位式掺杂和填隙式掺杂
固体物理第三章
例如，结构较完整的锗、硅晶体中的位错密 度约为102~103/cm2，质量较好的砷化镓晶体 的位错密度为103~104/cm2。 （5）位错的运动 位错的运动可分为两种，一种是滑移运动， 另一种是攀移。 刃位错可以在垂直于滑移面运动，这种运动 称为位错的攀移。
固体物理第三章
5
很显然，在一定的切应力作用下，位错的滑移 较容易发生，滑移是位错运动的主要形式。
空位团的崩塌：晶体中 存在过饱和空位，倾向 于在表面能比较低的晶 面凝聚成片状集合体， 片状空位团在应力作用 下，崩塌后便形成一位 错环，这便是称作棱柱 位错的一种刃型位错环。 固体物理第三章
3.在位错线的管道内及其附近，有较大的应力集 中，在晶体内形成应力场，因此在位错线附近 的原子的平均能量比其它区域的原子能量大。 4. 在位错线附近的原子不再是稳定的，所以较容 易被杂质原子所替代，这就是晶体中的杂质原 子易于在位错线上淀积的原因。当比基质原子 小的杂质原子进入晶格，倾向于处在刃位错上 部晶格受压缩的区域，比基质原子大的杂质原 子进入晶格，择优处在刃位错下部晶格受扩张 的区域. 5.在正常格点位置上的原子，与近邻原子形成的 共价键是饱和的，而在位错线上的原子，其共 价键是不饱和的，即存在所谓悬挂键。
固体物理第三章
(3) 位错的一些性质 1. 位错是由于晶体中部分原子排列的错乱 而形成的一种线性缺陷，但并不是几何 学上所定义的线，而近乎是有一定宽度 的”管道”。 2. 在晶体中，位错一般形成一闭合环线。 位错线只能终止在晶体表面或晶粒间界 上，不能终止在晶体的内部。
固体物理第三章
位错凝结和位错环
固体物理第三章
本章内容： 介绍几种基本的微观缺陷，重点介绍点缺 陷。 在较高温度下，固体的成分或结构的物理 和化学变化往往是通过扩散进行的，扩散 的过程与晶体的微观缺陷有十分密切的关 系。本章还将介绍扩散及其微观机制。
固体物理第三章
§3-1 晶体中缺陷的类型
按缺陷的几何形状而论，可把晶体中的缺陷分为三类， Βιβλιοθήκη Baidu缺陷、线缺陷和面缺陷。 一、点缺陷(point defect) 定域在格点附近一个或几个晶格常数范围内偏离晶格 周期性的结构称为点缺陷，如空位，填隙原子，杂 质原子。 由于晶格空位和间隙原子的出现，原子间的作用力平 衡被破坏，使其周围的其它原子发生移动，偏离晶 体的结点位置，形成晶格畸变。另外，点缺陷可使 材料的物理性质和力学性质发生变化，如电阻率， 密度等。
固体物理第三章
位错的概念是 1934 年泰勒等人为了解释金属强度提 出的，显微镜观察表明，当晶体范性形变时，变 形是由于一个原子平面相对于另一个原子平面的 滑移产生的。 当时理论上说明滑移成为固体物理中最困难的问题 之一。因为当时人们想象使晶体变形，必须加一 个切应力(shear)，其强度刚好足够使所有这个晶面 上的原子同时从它们原来所处的位置移到相距一 个原子间距处的另一组等价位置。从实验上测得 的材料的屈服应力比理论值小2~4量级，表明一个 原子平面相对于另一个原子平面同时滑移而产生 范性形变的假设是错误的。
固体物理第三章 固体物理第三章
产生位错的外力: 机械应力：挤压、拉伸、切割、研磨 热应力：温度梯度、热胀冷缩 晶格失配： 晶体内部已经存在位错，只用较小的外力就 可推动这些位错移动，原来的位错成为了位错 源，位错源引起位错的增殖，有位错源的晶体 屈服强度降低。 晶体的屈服强度强烈地依赖于温度的变化。 T升高，原子热运动加剧，晶体的屈服强度下 降，容易产生范性形变。
固体物理第三章
在实际晶体中，由于存在某种缺陷，所以晶 面的滑移过程，可能是晶面的一部分原子 先发生滑移，然后推动同晶面的另一部分 原子滑移。按照这样的循序渐移，最后使 上方的晶面相对于下方的晶面有了滑移。 1934 年， Taylor( 泰勒 ), orowan( 奥罗万 ) 和 Polanyi( 波拉尼）彼此独立提出滑移是借助 于位错在晶体中运动实现的，成功解释了 理论切应力比实验值低得多的矛盾。
1. 热缺陷：由热起伏的原因所产生的空位和填隙原 子，又叫热缺陷，它们的产生与温度直接有关
(a) 肖脱基缺陷
(b)弗伦克耳缺陷
(c) 间隙原子
固体物理第三章
（ a ）肖特基缺陷 (vacancy) ：原子脱离正常格点 移动到晶体表面的正常位置，在原子格点位置 留下空位，称为肖特基缺陷。 （b）弗伦克尔缺陷(Frenkel defect)，原子脱离格 点后，形成一个间隙原子和一个空位。称为弗 伦克尔缺陷。 （c）间隙原子(interstitial)：如果一个原子从正常 表面位置挤进完整晶格中的间隙位置则称为间 隙原子，由于原子已经排列在各个格点上，为 了容纳间隙原子，其周围的原子必定受到相当 大的挤压。
固体物理第三章
对化合物半导体，除形成空位和填隙原子 外，还会形成反结构缺陷。 离子晶体中的点缺陷是带电中心。为保持 整体的电中性，只能是正离子空位（负 电中心）和负离子空位（正电中心）的 数目必须相等。正负离子空位和正负间 隙离子数目相等。
固体物理第三章
1
2. 杂质原子（离子） 非纯净晶体中的杂质原子可以认为是点缺 陷，杂质原子可以占据母体点阵中的一 个 正 常 格 点 （ 替 代 式 杂 质 substitutional impurity ），也可占据一个非正规的原子 格点（填隙式杂质interstitial impurity）。 为了有目地改善晶体的某种性质，常常有 控制地在晶体中引起某类外来原子，形 成替位式杂质。实践证明III族和V族在锗 硅中形成替位式掺杂。
固体物理第三章
色心的形成原因 本征缺陷：热缺陷，有序合金中的错位
固体物理第三章
2
当弹性体受到应力作用时产生的形变服从胡克定律 (Hooke’s law)。实际晶体，只有应力很小时，才表 现为弹性体。当应力超过一定的限度后，晶体就会 发生永久形变或断裂。在外力除去后，晶体所保留 下的永久形变称为范性形变 (plastic deformation) 。 晶体的这种性质称为范性。 从微观上考虑，在平衡状态时，组成晶体的原子， 由于受到相互平衡的作用力，所以能稳定地处于格 点位置上。当部分原子受到外力的作用时，这种相 对平衡就被打破，于是，晶体的部分原子将位移进 入新的平衡位置，这在宏观上表现为范性形变。
固体物理第三章
利用晶体中原子平面的相继位移模型得到的 理论切应力与实际切应力的实验值符合得比 较好。
固体物理第三章
（2）螺位错 AD称为螺旋位错线。 垂直于AD的平行晶面，都可以看成是由一 个晶面以螺旋梯的形式构成的；每绕DA线 旋转一周，则晶面上升一个b的距离，因此 取名螺旋位错。 螺旋位错没有多余的半晶面，其特点是螺 位错线AD和滑移矢量b平行，即伯格斯矢 量平行于位错线。
固体物理第三章
原子面密 度最大， 面间键密 度最小的 是 {111} 双 原子面间。
除了由范性形变可产生位错以外，晶格的 失配也可以引起位错，例如：同一晶体 中若其一部分掺入数量较多的外来杂质， 则这部分晶体的晶格常数将有所改变。 在掺杂和未掺杂的两部分晶体的界面上， 将产生一定数量的位错。 晶格常数不同，但结构和取向相同的两种 不同晶体的界面附近也可存在失配位错， 在许多异质结种都存在。
固体物理第三章
(1)刃位错
以简立方晶格为例说明刃位错的产生原因
固体物理第三章
3
ABEF 是滑移面，滑移部分和未滑移部分的交界 线EF称为位错线。在位错线附近的原子，并不 处于晶体的正常格点位置上，因此称它为一种 线缺陷。 伯格斯矢量(Burgers vectors)------滑移是一种动作， 有移动距离的大小和方向，这个滑移矢量又称 伯格斯矢量。 滑移矢量和位错线EF垂直的位错，称为刃位错。 刃位错有正（ ┴ ）、负（ ┬ ）之分，滑移面之 上称正刃位错，之下为负刃位错。
固体物理第三章
固体物理第三章
三、面缺陷
晶体中偏离周期性点阵结构的二维缺陷称为面缺 陷，常遇到的面缺陷有晶界、小角晶界 (low angle grain boundary)、层错(stacking fault)、孪 晶(twinning)间界等。 实际用的固体材料，绝大部分是由许多随机取向 的小晶体组成。这些小晶体的相互连接处称为 晶粒间界，晶粒间界可以看做是一种晶体缺陷。 一般的晶粒间界只有极少几层原子排列是比较 错乱的。 相互有小角度倾斜的两部分晶体之间的区域称为 小角晶界，小角晶界可以看成一系列刃位排列 而成。如图。
固体物理第三章
（6）半导体中的特征位错 实验结果表明，滑移面常是原子面密度较大 的晶面；而滑移方向则是原子线密度较大 的方向。 Si、Ge等具有金刚石结构的半导体中，原子 面密度最大，面间键密度最小的是双原子 面间。因而最容易出现滑移的面是(111)面， 位错线的主要方向是方向[110]，通常可从 半导体表面的腐蚀坑来观察位错。
固体物理第三章
（4）位错密度 位错密度：单位体积内所包含的位错线的 长度，位错密度的量纲为（长度）-2。 在实际工作中，要测定晶体中的位错线的 总长度是不可能的，因此，常采用另一 种形式来表示位错密度。假定位错线是 直线，而且是平行地从样品的一面到另 一面，则位错密度等于位错线在单位面 积上的交点数（或称露头数）即，S表示 面积， n 表示在 S 面积中所见位错线的露 头数。 n / S
第三章 晶体中的缺陷(imperfection)和运动
理想的完美晶体是不存在的,实际晶体中总是存在各 种各样的偏离了理想晶格的情况。所谓缺陷，就 是指完美晶格受到破坏的那些区域。 晶体内总是存在的各种各样的缺陷：晶体在尺寸上 是有限的，因而具有边界或表面，晶格振动导致 原子瞬时位置对平衡位置的偏离。它们对晶体的 性质产生十分重要的作用，特别是一般晶体中都 存在着微观缺陷，它们可以决定性地影响晶体的 基本性质。
固体物理第三章 固体物理第三章
二、线缺陷(line dislocation)
当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一条线的 周围近邻，这就称为线缺陷。 位错(dislocation) 是一种线缺陷，位错有两种：刃 位 错 (edge dislocation) 和 螺 位 错 (screw dislocation) 。它是晶体已滑移部分和未滑移部 分的分界线。 位错在决定材料的强度上极为重要，施加在材料 上单位面积的力称为应力（stress）。不导致 断裂或晶面间滑移，材料能承受的最大应力称 为屈服应力(yield stress). 理想晶体具有非 常高的屈服应力。
固体物理第三章
位错形成过程示意图 当晶体受到外力的作用时，结合较弱的晶面间， 容易产生滑移，这些滑移的晶面称为滑移面。 实验结果表明，滑移面常是原子面密度较大的晶 面；而滑移方向则是原子线密度较大的方向。
固体物理第三章
由于原子面密度大的晶面的面间距也大，因此 这些晶面间的互作用较弱，所以在外力作用下， 容易沿这些面产生滑移。 金刚石结构（面心立方结构），原子线密度最 大的方向为[110], {111}复合面原子面间距最大， 价键密度最低。面与面之间结合力最弱，因此 特征滑移面应为{111}。 滑移后为保持晶体结构，滑移矢量必须等于一 个晶体的平移矢量（正格矢）。对面心立方结 构以晶格常数a表示的最小的平移矢量为 a/2(i+j) 。
固体物理第三章
增加材料的强度的途径： 1.减小位错密度 2.妨碍位错的运动 (a)引入第二相粒子，如在钢中渗碳，由此 对位错的运动进行钉扎(pinning)。 (b)加工硬化，最熟悉的例子是反复弯折铁 丝或铜丝，使之变硬。这一过程实际上 是在材料中产生越来越多的位错，直至 彼此妨碍，无法运动。
固体物理第三章
4
由以上讨论可知： 刃位错： 外加切应力的方向、原子的滑移方向和位错 线的运动方向是相互平行的。 螺位错： 外加切应力的方向与原子的滑移方向平行， 原子的滑移方向与螺位错的运动方向垂直。 在左右两部分受到向上和向下的切应力的作 用时，位错线向前移动，直到位错线移动到 尽头表面，这时左右两部分整个相对滑移b 的距离，晶体产生形变。
固体物理第三章 固体物理第三章
3. 色心(color center) 把碱卤晶体在碱金属的蒸气中加热，然后 使之骤冷到室温，原来透明的晶体就出 现了颜色，研究这些晶体的吸收光谱， 发现在可见光区有一个象钟形的吸收带， 把产生这个带的吸收中心叫色心（F心）， 增色的碱卤晶体是含碱金属过剩的晶体。 F心是一个卤素负离子空位加上一个被束缚 在其库仑场中的电子。 替位式掺杂和填隙式掺杂
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例如，结构较完整的锗、硅晶体中的位错密 度约为102~103/cm2，质量较好的砷化镓晶体 的位错密度为103~104/cm2。 （5）位错的运动 位错的运动可分为两种，一种是滑移运动， 另一种是攀移。 刃位错可以在垂直于滑移面运动，这种运动 称为位错的攀移。
固体物理第三章
5
很显然，在一定的切应力作用下，位错的滑移 较容易发生，滑移是位错运动的主要形式。
空位团的崩塌：晶体中 存在过饱和空位，倾向 于在表面能比较低的晶 面凝聚成片状集合体， 片状空位团在应力作用 下，崩塌后便形成一位 错环，这便是称作棱柱 位错的一种刃型位错环。 固体物理第三章
3.在位错线的管道内及其附近，有较大的应力集 中，在晶体内形成应力场，因此在位错线附近 的原子的平均能量比其它区域的原子能量大。 4. 在位错线附近的原子不再是稳定的，所以较容 易被杂质原子所替代，这就是晶体中的杂质原 子易于在位错线上淀积的原因。当比基质原子 小的杂质原子进入晶格，倾向于处在刃位错上 部晶格受压缩的区域，比基质原子大的杂质原 子进入晶格，择优处在刃位错下部晶格受扩张 的区域. 5.在正常格点位置上的原子，与近邻原子形成的 共价键是饱和的，而在位错线上的原子，其共 价键是不饱和的，即存在所谓悬挂键。
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(3) 位错的一些性质 1. 位错是由于晶体中部分原子排列的错乱 而形成的一种线性缺陷，但并不是几何 学上所定义的线，而近乎是有一定宽度 的”管道”。 2. 在晶体中，位错一般形成一闭合环线。 位错线只能终止在晶体表面或晶粒间界 上，不能终止在晶体的内部。
固体物理第三章
位错凝结和位错环
固体物理第三章
本章内容： 介绍几种基本的微观缺陷，重点介绍点缺 陷。 在较高温度下，固体的成分或结构的物理 和化学变化往往是通过扩散进行的，扩散 的过程与晶体的微观缺陷有十分密切的关 系。本章还将介绍扩散及其微观机制。
固体物理第三章
§3-1 晶体中缺陷的类型
按缺陷的几何形状而论，可把晶体中的缺陷分为三类， Βιβλιοθήκη Baidu缺陷、线缺陷和面缺陷。 一、点缺陷(point defect) 定域在格点附近一个或几个晶格常数范围内偏离晶格 周期性的结构称为点缺陷，如空位，填隙原子，杂 质原子。 由于晶格空位和间隙原子的出现，原子间的作用力平 衡被破坏，使其周围的其它原子发生移动，偏离晶 体的结点位置，形成晶格畸变。另外，点缺陷可使 材料的物理性质和力学性质发生变化，如电阻率， 密度等。
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位错的概念是 1934 年泰勒等人为了解释金属强度提 出的，显微镜观察表明，当晶体范性形变时，变 形是由于一个原子平面相对于另一个原子平面的 滑移产生的。 当时理论上说明滑移成为固体物理中最困难的问题 之一。因为当时人们想象使晶体变形，必须加一 个切应力(shear)，其强度刚好足够使所有这个晶面 上的原子同时从它们原来所处的位置移到相距一 个原子间距处的另一组等价位置。从实验上测得 的材料的屈服应力比理论值小2~4量级，表明一个 原子平面相对于另一个原子平面同时滑移而产生 范性形变的假设是错误的。
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产生位错的外力: 机械应力：挤压、拉伸、切割、研磨 热应力：温度梯度、热胀冷缩 晶格失配： 晶体内部已经存在位错，只用较小的外力就 可推动这些位错移动，原来的位错成为了位错 源，位错源引起位错的增殖，有位错源的晶体 屈服强度降低。 晶体的屈服强度强烈地依赖于温度的变化。 T升高，原子热运动加剧，晶体的屈服强度下 降，容易产生范性形变。
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在实际晶体中，由于存在某种缺陷，所以晶 面的滑移过程，可能是晶面的一部分原子 先发生滑移，然后推动同晶面的另一部分 原子滑移。按照这样的循序渐移，最后使 上方的晶面相对于下方的晶面有了滑移。 1934 年， Taylor( 泰勒 ), orowan( 奥罗万 ) 和 Polanyi( 波拉尼）彼此独立提出滑移是借助 于位错在晶体中运动实现的，成功解释了 理论切应力比实验值低得多的矛盾。